Thermisch leitfähige Kunststoffe für kostengünstige ... - 3-D MID

Thermisch leitfähige Kunststoffe
für kostengünstige Fertigung und erweiterte Funktionalität
in der MID-Technologie
Ergebnisse aus dem AiF-Forschungsvorhaben „Verbesserung der Lötbeständigkeit von 3D-MIDs durch
wärmeleitende Kunststoffe“ (IGF-Vorhaben 15583 N)
Dipl.-Ing. Johannes Hörber, Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
und
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Florian Ranft, Dipl.-Ing. Christoph Heinle, Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer
Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Abstract
Die Verwendung hochgefüllter thermisch leitfähiger Kunststoffe als Schaltungsträgermaterial bei
dreidimensionalen MID-Anwendungen ermöglicht effiziente Prozesse in der Aufbau- und
Verbindungstechnik und bietet zugleich eine zusätzliche Funktionalität zur Entwärmung
elektronischer Bauteile, wie beispielsweise LED.
In umfangreichen Versuchsreihen wurden, als Ergänzung zu den üblicherweise in der MID-
Technologie verwendeten teuren Hochtemperatur-Kunststoffen, die Einsatzmöglichkeiten
technischer Thermoplaste wie PA6, PA66 und PPA untersucht. Hierfür erfolgte eine Modifizierung der
Basiskunststoffe mit einem kostengünstigen keramischen Füllstoff, wodurch elektrisch isolierende
Werkstoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit bis annähernd ca. 2 Wm -1 K -1 erzielt werden konnten.
Dreidimensional ausgeprägte Probekörper aus diesen Materialien zeigen im Konvektionslötprozess
für SnAgCu-Lote deutlich geringere Temperaturdifferenzen am und im Bauteil, so dass ein
gleichmäßiges Umschmelzen der Lötstellen erzielt werden kann. Darüber hinaus weisen die
modifizierten Thermoplaste, trotz Ihrer niedrigeren Schmelztemperatur nahe der Peaktemperaturen
des Lötprofils, nicht die typischen Fehlerbilder an 3D-MID, wie beispielsweise ein Anschmelzen von
Kanten oder eine starke Verformung durch die thermischen Belastungen, auf. Die hohen Füllgrade
schränken eine Metallisierbarkeit der untersuchten Werkstoffe im Heißprägeprozess nicht ein und
bilden, aufgrund der geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten, eine ausgezeichnete Basis für
eine hohe Baugruppenzuverlässigkeit.
The application of highly filled polymers for circuit carrier material of 3D Molded Interconnect
Devices (MID) affords efficient manufacturing processes and offers additional functionality to
dissipate heat from electronic components like LEDs, for example.
Within extensive experiments technical thermoplastics such as PA6, PA66 and PPA were investigated
to extend the material spectrum of MID-Technology where expensive high temperature
thermoplastic materials are used in common. Therefore the basic polymers were modified by
compounding low-cost ceramic fillers to achieve electrical insulating materials that feature a thermal
conductivity up to 2 W/mK. Three dimensional shaped specimens made of these materials showed
significant lower temperature gradients within the device that enables a uniform reflow of the solder
joints during forced convection processing for SnAgCu-solders. Moreover the modified
thermoplastics showed an absence of typical defects like partial melting of the edges or deformation
caused by thermal loads, although the melting temperature is very close to the peak-temperature
during soldering. The high contents of filler do not limit a metallization process via hot embossing
and are fundamental for a highly reliable MID due to a low coefficient of thermal expansion.

Einführung und Zielstellung
Für die Herstellung bestückter dreidimensionaler Molded Interconnect Devices (MID) werden
momentan standardmäßig teure Hochtemperatur-Thermoplaste (HT-Thermopalste) wie
beispielsweise PPS oder LCP eingesetzt [1][2]. Dies ist erforderlich, da die Baugruppen im Lötprozess,
insbesondere bei SnAgCu-Loten, sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden [3]. Der hohe
Schmelzpunkt der HT-Thermoplaste, in Kombination mit einer hohen Wärmeformbeständigkeit, führt
zu einer reduzierten Verformung der Schaltungsträger beim Löten und geringen Alterungseffekten
des Kunststoffes in thermisch hoch belasteten Bereichen [4]. Somit wird beim Löten selbst eine
zuverlässige Kontaktierung der elektronischen Bauelemente sowie in der späteren Anwendung die
mechanische Funktionalität der MID gewährleistet. Die Dimensionsstabilität wird in der Regel durch
zusätzliche Glasfaserfüllstoffe weiter erhöht, die darüber hinaus eine Erniedrigung der thermischen
Längenausdehnung bewirken. Allerdings ergibt sich im Schaltungsträger, aufgrund der
strömungsinduzierten Orientierung der Füllstofffasern im Spritzgießprozess, ein inhomogener
thermischer Längenausdehnungskoeffizient, der wiederum die Zuverlässigkeit der Lötstellen in
Abhängigkeit der Orientierung der Bauteile beeinflusst [5].
Weiterhin wird in der Aufbau- und Verbindungstechnik bei MID annähernd ausschließlich auf den
Dampfphasenlötprozess zurückgegriffen [1]. Während z. B. beim Konvektionslöten neben einer
inhomogenen Verteilung thermischer Massen auf der Baugruppe auch die Werkstückgeometrie
einen erheblichen Einfluss auf die Prozessführung und die Lötstellenqualität ausübt [6], können diese
Auswirkungen bei räumlichen Baugruppen durch den intensiveren und gleichmäßigeren
Wärmeeintrag beim Dampfphasenlöten verringert werden. Verfahrensbedingt begrenzt bei diesem
Prozess der Siedepunkt des Dampfmediums die Maximaltemperaturen im Fügevorgang. Hierdurch
kann insbesondere bei MID ein Aufschmelzen exponierter Bauteilstrukturen (Rippen, Schraubdome
etc.) umgangen und eine Deformationen aufgrund thermisch induzierter Spannungen im
Kunststoffträger, die aus lokalen Temperaturgradienten resultieren, reduziert werden. Um die
beschriebenen Fehlerbilder zu vermeiden, werden bislang weder kostengünstigere
Substratmaterialien mit niedrigeren Schmelzpunkten eingesetzt, noch wird ein Verarbeitung der MID
in effizienten Reflow-Lötverfahren wie dem Konvektionslötprozess durchgeführt.
Im Rahmen des Forschungsprojektes „Verbesserung der Lötbeständigkeit von 3D-MIDs durch
wärmeleitende Kunststoffe“, wurde deshalb das Potenzial thermisch leitfähig modifizierter
Thermoplaste für die Verwendung bei spritzgegossenen Schaltungsträgern untersucht. Dazu wurden
die technischen Kunststoffe Polyamid 6 (PA6) und Polyamid 66 (PA66) sowie ein Polyphtalamid (PPA)
durch die Zugabe keramischer Füllstoffe bis hin zu 50 Vol.-% modifiziert und das Verhalten im
Lötprozess untersucht. Als Ziel des Projektes sollte gezeigt werden, dass durch die Verwendung
kostengünstiger thermisch leitfähiger Kunststoffe in MID-Anwendungen typische Fehlerbilder,
hervorgerufen durch thermische Belastungen in effizienten Herstellprozessen sowie auch in der
Anwendung reduziert werden können. Die MID-Technologie wird dadurch attraktiver und auch für
kleine und mittlere Unternehmen interessant.
Zusätzlich bieten die wärmeleitfähigen Substrate die Möglichkeit zur Entwärmung elektronischer
Komponenten und eröffnen dadurch ein neues Anwendungsfeld für MID. Bei einer ausreichenden
Ableitung der entstehenden Verlustwärme durch den thermoplastischen Schaltungsträger, z. B. bei
LED-Anwendungen, kann auf herkömmliche Kühlkörper und den damit verbunden zusätzlichen
Montageaufwand verzichtet werden. Bereits beim Spritzgießen des Schaltungsträgers können evtl.
erforderliche Kühlrippen integriert, sowie Bestückflächen für eine räumliche Orientierung der
Leuchtdioden erzeugt werden. Bei der Gestaltung eines geeigneten Demonstrators im Rahmen des
Forschungsprojektes wurde dieses Potenzial thermisch leitfähiger Kunststoffe aufgegriffen und
neben der Lötbeständigkeit grundlegend untersucht. Durch eine umfassende Charakterisierung
insbesondere der thermischen und thermo-mechanischen Eigenschaften der verwendeten
Werkstoffe war es möglich, die gewonnen Erkenntnisse zum Bauteilverhalten im Lötprozess sowie in
der Anwendung mit relevanten Materialkennwerten zu verknüpfen.

Materialmodifikation und Herstellung von Probekörpern
Für die Untersuchungen wurden als Basiskunststoffe neben Polyamid 6, ein Polyamid 66 (beide
bereitgestellt von der Firma Lanxess Deutschland GmbH) und ein Polyphtalamid (bereitgestellt von
der Firma Evonik Degussa GmbH) ausgewählt. Relevante Werkstoffkennwerte der Materialien sind in
Tabelle 1 aufgelistet.
Mechanische Eigenschaften
PA6
Durethan B30S
PA66
Durethan A30S
PPA
Vestamid HTplus
E-Modul in N/mm 2 (trocken/luftfeucht) 3200 / 1000 3200 / 1000 2700 / -
Zugfestigkeit in N/mm 2 (tr./lf.) 80 / 40 85 / 55 72
Charpy-Kerbschlagzähigkeit in kJ/m 2 < 10 < 10 ca. 6,5
Thermische Eigenschaften
Schmelztemperatur in °C 222 263 285
Wärmeleitfähigkeit in Wm -1 K -1 0,33 0,34 0,31
spez. Wärmekapazität in Jg -1 K -1 1,7 1,7 -
Dichte in g/cm 3 1,14 1,14 1,12
Formbeständigkeit in der Wärme
HDT/A in °C
HDT/B in °C
linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
in 10 -6 /K (quer /längs)
Sonstige Eigenschaften
Wasseraufnahme Sättigung
Wasser bei 23 °C in %
Spezifischer Durchgangswiderstand in
Ωm
55
160
70
225
100 /110 90 / 100 -
Tabelle 1: Ausgewählte Materialeigenschaften der untersuchten Werkstoffe
~10
~8,5
128
225
1E13 1E13 1E13
Zur Modifizierung der betrachteten Thermoplaste wurde den Werkstoffen ein pulverförmiges
Aluminiumoxid (α-Al2O3), Handelsbezeichnung Alumina CL3000FG der Fa. Alcoa, bis zu einem
Volumenanteil von 50 % hinzugegeben und auf einem Doppelschneckenextruder der Fa. Leistritz
compoundiert. Die Partikelgröße des gesiebten Pulvers lag zu 99,9 % unter einem Durchmesser von
20 µm. Die keramische Aluminiumoxidfraktion besitzt einerseits eine gute elektrische
Isolationsfähigkeit, weshalb Werkstoffe auf Basis dieses Materials in der Elektronik bereits weit
verbreitet und für die Herstellung von Schaltungsträgern sehr gut geeignet sind. Andererseits weist
das verwendete Aluminiumoxid eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 30 Wm -1 K -1 auf. Diese liegt somit
ungefähr einhundertmal höher als die thermische Leitfähigkeit der Basiskunststoffe.
Am Lehrstuhl für Kunststofftechnik und beim Projektpartner RF Plast GmbH erfolgte die Formgebung
der Compounds zu Probekörpern, die für die weiteren Versuche verwendet wurden, siehe Bild 1 bis
Bild 3. Trotz des hohen Füllstoffanteils und der Wärmeleitfähigkeit der Materialien konnten die
Probegeometrien unter angepassten Prozessparametern [7][8], auf serienmäßigen
Spritzgussmaschinen hergestellt werden. Für die weiteren Versuche wurden die Proben aufgrund der
hygroskopischen Eigenschaften der Kunststoffe stets in einem getrockneten Zustand verwendet.
~8

Bild 1: Platten-Probekörper in den Dicken 2 mm bzw. 4 mm mit Filmanguss
Bild 2: Kühlkörpergeometrie (Verarbeitung bei der Firma RF Plast GmbH)
Bild 3: Vorderansicht (links) und Rückansicht (rechts) des Demonstrators „Lötbeständigkeit“ (Verarbeitung bei
der Firma RF Plast GmbH)
Charakterisierung der Werkstoffe
Anhand der unterschiedlichen Probekörpergeometrien konnten umfangreiche Untersuchungen zur
Bestimmung charakteristischer Werkstoffkennwerte durchgeführt werden, welche bei der
Konstruktion und Auslegung von MID beachtet werden müssen. Die Füllstoffzugabe führt nicht nur
zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Compounds, sondern verändert die Charakteristik
mechanischer Materialeigenschaften. Ein anwachsender Füllstoffanteil führt zu einer zunehmenden
Versprödung der Werkstoffe. So konnte, ohne die Verwendung zusätzlicher Additive im Kunststoff,
bei den untersuchten hochgefüllten Materialien eine deutliche Abnahme der Bruchdehnung im
Vergleich zum ungefüllten Basiskunststoff gemessen werden, die Schlagbiegezähigkeit halbierte sich.
In weiteren Untersuchungen wurde der Schwerpunkt auf die Bestimmung thermo-physikalischer
Eigenschaften gelegt. So konnte neben der integralen Wärmeleitfähigkeit auch die
richtungsbezogene Temperaturleitfähigkeit mit Hilfe eines Nano-Flash Messgerätes (Fa. Netzsch
GmbH) ermittelt werden. Aus den Nano-Flash-Messungen, die eine erhöhte Temperaturleitfähigkeit
der gefüllten Materialien ergaben, lassen sich unter Berücksichtigung der spezifischen
Wärmekapazität und der Dichte des Materials (beide Kenngrößen wurden ebenfalls gemessen) die
entsprechenden richtungsbezogenen Werte für die Wärmeleitfähigkeit berechnen. Die Ergebnisse
sind in Bild 4 dargestellt.

Bild 4: Richtungsbezogene Wärmeleitfähigkeit für PA66 in Abhängigkeit des Füllstoffanteils (α-Al2O3)
Bei einem Füllstoffanteil von 50 Vol.-% α-Al2O3 weisen die Kunststoffe im Mittel eine fünf- bis
sechsmal höhere Wärmeleitfähigkeit als der ungefüllte Basiskunststoff auf. Zwischen den dicht
gepackten Keramikpartikeln im Werkstoff bilden sich nach dem Spritzgießen ausreichend
Berührpunkte, um Wärmeleitpfade auszubilden, die die thermische Leitfähigkeit bestimmen. Eine in
diesem Zusammenhang durchgeführte Untersuchung des Einflusses der Partikelgröße ergab, dass
insbesondere bei hohen Füllstoffanteilen größere Partikel zu einer marginal besseren
Wärmeleitfähigkeit führen. Allerdings steht der Verwendung von Aluminiumoxidfraktionen größeren
Durchmessers eine aufwändigere Verarbeitung bei der Compoundierung und dem Spritzgießprozess
gegenüber, ein Hindernis für den kommerziellen Einsatz dieser Werkstoffsysteme. Im weiteren
Verlauf des Projektes wurde der Schwerpunkt deshalb auf die eingangs erwähnte Füllstoffgröße
gelegt. Zusätzlich ergab sich bei diesen Partikelabmessungen bereits eine geringe
Richtungsabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit, siehe Bild 4. Bei größeren Partikelabmessungen ist
mit einer Verstärkung dieses Effektes aufgrund der zunehmend anisotropen Füllstofforientierung
beziehungsweise inhomogenen Füllstoffverteilung zu rechnen [8].
Bei der Bestimmung der Formbeständigkeit in der Wärme (HDT/Ae) war eine deutliche Zunahme der
Werte mit steigendem Füllstoffgehalt der Compounds erkennbar. Bei einem Füllstoffvolumenanteil
von 50 % besteht ein mehr als doppelt so hoher Wert für die Wärmeformbeständigkeit als bei den
ungefüllten Polyamiden. Allerdings ist zu beachten, dass die Werte der Wärmeformbeständigkeit das
Bauteilverhalten im Lötprozess nicht vollständig beschreiben können und in Verbindung mit weiteren
Werkstoffeigenschaften betrachtet werden müssen [9][10].
In diesem Zusammenhang zeigte die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) bei Temperaturen um
den Glasübergang der teilkristallinen Thermoplaste eine zum Füllstoffgehalt überproportionale
Steifigkeitserhöhung. Im Bereich der Schmelztemperatur der Basiskunststoffe, die nahe an den
Löttemperaturen bleihaltiger (SnPb) und bleifreier (SnAgCu) Lote liegt, ergaben
rotationsviskosimetrische Messungen, dass durch die Modifikation mit Aluminiumoxid keine
Veränderung des Schmelzpunktes erzielt werden kann. In Bild 5 ist dies am Beispiel PA66 an einem
einheitlichen Abfall der Kennlinien im Bereich der Schmelztemperatur (ca. 263 °C) unabhängig vom
Füllgrad ersichtlich. Der Verlauf des Speichermoduls oberhalb der Kennlinie des Verlustmoduls in
diesem Bereich weist allerdings auf eine erhöhte Reststeifigkeit oberhalb der Schmelztemperaturen
hin. Bedingt wird dies durch interpartikuläre Wechselwirkungskräfte welche die Makromoleküle bei
hochgefüllten Systemen auch im aufgeschmolzenen Zustand zusammenhalten.

Bild 5: Steifigkeit im Schmelzbereich von PA66-Compounds (trocken) in Abhängigkeit vom Füllstoffgehalt
Aufgrund der niedrigen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten (CTE) des keramischen
Aluminiumoxids kann durch die anwachsenden Füllstoffanteile die hohe thermische
Längenausdehnung der ungefüllten Matrixkunststoffe zunehmend unterdrückt werden, siehe Bild 6.
Dieser Effekt ist für die Verwendung bei MID von entscheidendem Vorteil. Zur Realisierungen der
mechanischen und elektronischen Funktionalität werden unterschiedlichste
Werkstoffkombinationen bei den Baugruppen eingesetzt, deren Verbund durch einen Mismatch der
Ausdehnungskoeffizienten maßgeblich beeinflusst wird.
Bild 6: Thermischer Längenausdehnungskoeffizient (CTE) in Abhängigkeit der Temperatur und des
Füllstoffgehalts

Untersuchungen am Lötofen
Mit Bezug auf die Aufbau- und Verbindungstechnik bei bestückten MID wurden Platten- und
Kühlkörper hinsichtlich ihres Verhaltens in seriennahen Konvektionslötprozessen untersucht. Dabei
stand die Verwendung von Sattel-Lötprofilen für SnPb und SnAgCu-Lote im Vordergrund.
Wie eingangs beschrieben, stellt die Formbeständigkeit im Lötprozess ein entscheidendes Kriterium
bei MID dar. Als Kenngröße zur Bestimmung der geometrischen Stabilität erfolgte eine Bewertung
der Plattenprobekörper aus den unterschiedlichen Werkstoffsystemen u. a. hinsichtlich ihrer
Schwindung und der Durchbiegung nach dem Lötprozess. Die Platten wurden hierzu auf einem
Werkstückträger aufgelegt und im Reflowofen mit einem Lötprofil für die unterschiedlichen
Lotpastenformulierungen belastet. Die Auflagepunkte für die Platten waren am Werkstückträger in
einem Abstand von 40 mm zueinander angeordnet. Dabei konnte die Luft die Probekörper im
Arbeitsraum des Konvektionslötofens bis auf die Auflageflächen frei umströmen, um Einflüsse durch
Abschattungseffekte des Werkstückträgers zu vermeiden. Es erfolgte eine optische Vermessung der
Länge und Breite sowie der Verwölbung vor und nach dem Löten, um den Einfluss des Lötprofils auf
die Formstabilität der Probekörpers darzustellen. Dabei wurden die Prozessparameter im Reflowofen
derart variiert, dass sich auf der oberen und unteren Werkstückoberfläche für alle Füllgrade
identische Temperaturprofile einstellten, die konform zu den Spezifikationen des
Lotpastenherstellers waren und ein zuverlässiges Umschmelzen aufgebrachter Pastendepots
ermöglichten. Da die hochgefüllten Systeme aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften ein
verändertes Aufheizverhalten im Ofen zeigen, war eine Erhöhung der Ofentemperaturen
erforderlich. Es stellte sich heraus, dass der PA6 Werkstoff auch im hochgefüllten Zustand nicht für
die Verarbeitung im SnAgCu-Lötprofil geeignet ist. Da die Schmelztemperatur des PA6 annähernd
identisch mit der Schmelztemperatur der verwendeten SnAgCu-Lotpaste (TL = 217 °C) ist und, wie
bereits beschrieben, auch durch einen hohen Füllstoffgehalt nicht verändert wird, zeigen die Proben
neben einer ausgeprägten Verformung eine starke Blasenbildung, hervorgerufen durch die
Zersetzung des Polyamids bei den Löttemperaturen (Peaktemperatur ca. 240 °C).
Unter Berücksichtigung dieser Ausnahme hatten die mit 50 Vol.-% Aluminiumoxid gefüllten
Compounds nach einem angepassten Lötprofil mit ca. 0,4 % eine um über die Hälfte geringere
Schwindung als die ungefüllten Werkstoffe. Eine signifikante Richtungsabhängigkeit, wie sie z. B.
durch faserförmige Füllstoffe hervorgerufen werden, konnte hierbei nicht beobachtet werden. Auch
bei den Verwölbungsmessungen offenbarten die gefüllten Werkstoffe eine deutlich bessere
Formbeständigkeit trotz des höheren Eigengewichts (die Dichte eines mit 50 Vol.-% Al2O3 gefüllten
Plattenprobekörpers ist mehr als doppelt so groß wie die Dichte der entsprechenden
Basiskunststoffe). Eine bei den einzelnen Messungen durchgeführte Analyse des
Verwölbungsverhaltens in Abhängigkeit der Entfernung zum (Film-)Anguss der Platten, siehe Bild 7,
zeigt, dass durch die Verwendung der isometrischen Füllstoffe eine vergleichsweise homogene
Verformung über die kompletten Plattenabmessungen resultiert.
Begründet werden kann dies mit einer gleichmäßigen Füllstoffverteilung im gesamten Probekörper,
die auch unter dem Mikroskop nachgewiesen werden konnte. Bei einem mit Glasfaser gefüllten
Referenzwerkstoff sind hingegen die Abhängigkeiten der Verformung von der Füllstofforientierung
bzw. -verteilung, die durch die Lage und Geometrie des Angusses sowie die Spritzgießbedingungen
bestimmt werden, zu erkennen. Dieser Effekt ist bei der Gestaltung von MID zu berücksichtigen und
kann durch den Einsatz der isometrischen Keramik-Füllstoffe wie dem untersuchten Aluminiumoxid
weitestgehend umgangen werden.
Für eine weiterführende Abschätzung der Verwölbung bei MID wurde darüber hinaus die
Deformation bei einheitlichen Ofenparametern für ein SnPb-Lötprofil bei PA6 und für ein SnAgCu-
Lötprofil bei PA66 gemessen, siehe Bild 8.

Bild 7: Verwölbung der 4 mm Platten aus PA66 bei der Verarbeitung in einem angepassten SnAgCu-Lötprofil
Bild 8: Auszug aus den Ergebnissen bei der Verwölbungsmessung an den Plattenprobekörpern
Die insgesamt kleineren Verwölbungen beim einheitlichen Lötprofil gegenüber den Ergebnissen bei
angepassten höheren Ofentemperaturen resultieren aus einer Überdeckung mehrerer Einflüsse.
Einerseits führen die Füllstoffe zu einer Erhöhung der Steifigkeit der Substrate, andererseits ist die

essere Temperaturleitfähigkeit dafür verantwortlich, dass sich bei adaptierten Heizparametern auch
das Innere der Platten stärker erwärmt und dadurch einen geringeren Beitrag zur Festigkeit des
gesamten Bauteils liefert. Obwohl sich bei beiden Lötprofilen die Peaktemperatur ca. 10 °C unter
dem Schmelzpunkt der jeweiligen Basispolymere befindet, ergeben sich jedoch deutliche
Unterschiede bei dem Verhältnis der Verwölbungen von 2 mm und 4 mm dicken Plattenkörpern. Dies
deutet auf eine vergleichsweise niedrigere Festigkeit des Basispolymers PA6 nahe dem Schmelzpunkt
hin, der ansatzweise auch in den rotationsviskosimetrischen Messungen ersichtlich ist. Die PA66
Compounds zeigen bei einem SnPb-Profil für alle Füllgrade eine Verwölbung unter 0,1 %. Bei den PPA
Werkstoffen konnte dieser Wert aufgrund der höheren Schmelztemperatur ebenfalls bei allen
untersuchten Füllstoffanteilen sowie bei beiden Lötprofilen gemessen werden.
Die Verformung von 3D-MID unter Temperatureinwirkung ist allerdings nicht nur von der Erweichung
des Kunststoffes abhängig, sondern wird auch von thermisch induzierten Spannungen, die durch
Temperaturdifferenzen im Bauteil hervorgerufen werden, beeinflusst. Um die Höhe lokaler
Temperaturgradienten abschätzen zu können, wurden exemplarisch die Temperaturen der
Kühlkörpergeometrie beim Reflowlöten untersucht. An ausgewählten Messpunkten am und im
Probekörper erfolgte diesbezüglich eine Applikation von Temperatursensoren, mit deren Hilfe die im
Lötprozess auftretenden Bauteiltemperaturen aufgezeichnet werden konnten, siehe Bild 9.
Bild 9: Verwendete Lötprogramme und Messpunkte bei den Untersuchungen am Rippenprobekörper
Für erste Messungen wurde die Temperatur des Ofens in Abhängigkeit des Füllgrades derart
angepasst, dass sich am Messpunkt O1 für alle Mischungsverhältnisse ein praxistaugliches SnAgCu-
Lötprofil, vergleichbar mit der Temperaturführung an den Plattenproben, einstellte. Das in Bild 9
dargestellte Lötprogramm 1 (LP 1) diente für ungefüllte bzw. mit Glasfasern gefüllte Werkstoffe, LP 2
für den Werkstoff mit 50 Vol.-% Aluminiumoxid. So konnten auf dieser Fläche bei allen Probekörpern
elektronische Bauelemente verarbeitet werden. Ein Vergleich mit der Temperatur im Bauteil,
genauer in der Wurzel der rückseitigen Kühlrippen (Messpunkt I1), zeigte bei den thermisch
leitfähigen Kunststoffen erheblich geringere Differenzen, wie in Bild 10 dargestellt. Die Verringerung
der Temperaturdifferenzen stellte sich hierbei weitestgehend proportional zu der gemessenen
Temperaturleitfähigkeit des Werkstoffes und dem Verzug der Bauteile heraus.

Bild 10: Lokale Temperaturdifferenzen im Bauteil während einem für den Messpunkt O1 angepasstem SnAgCu-
Temperaturprofil (LP1, LP2)
Die gleichmäßigere Temperaturverteilung nicht nur innerhalb des Bauteils sondern auch auf der
dreidimensionalen Werkstückoberfläche führt dazu, dass eine lokale thermische Schädigung
exponierte Bauteilstrukturen erheblich verringert werden kann. Dies ist insbesondere für den
Konvektionslötprozess ausschlaggebend, da hier die Wärmeübergangskoeffizienten in Bereichen
zwischen 40 bis 100 W/m²K liegen und damit nur ein Zehntel des Wärmeeintrags wie im
Dampfphasenlötprozess erreicht werden kann [11]. Deshalb wird bei diesem Verfahren nach dem
Prinzip der Überschussheizung verfahren und die eingestellten Temperaturen in der Heizzone liegen
deutlich oberhalb der Oberflächen-Solltemperatur des Werkstücks. Bei Bauteilstrukturen mit einem
sehr großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und einer schlechten Wärmeableitung besteht
deshalb die Gefahr einer Überhitzung. An dem Rippenprobekörper zeigt sich dies dahingehend, dass
die Rippenspitzen bei den ungefüllten Werkstoffen nach der Verarbeitung angeschmolzen und
sichtbar verfärbt sind. Bei den mit Glasfasern gefüllten Materialien treten an Bereichen mit hoher
Temperaturbelastung die faserigen Füllstoffe teilweise aus der Oberfläche heraus und führen so zu
einer erheblichen Verschlechterung der Oberflächengüte.
Bild 11: Maximal erreichte Oberflächentemperaturen an den Kühlkörpergeometrien bei einer Variation der
Fördergeschwindigkeit und einem einheitlichen Lötprogramm
Eine homogene Temperaturverteilung bietet aus Sicht der Aufbau- und Verbindungstechnik weitere
Vorteile. Ein gleichmäßiger Temperaturverlauf auf dem Bauteil stellt einerseits die Basis für ein

gleichmäßiges Aufschmelzen der oberflächig angeordneten Lötstellen dar und führt dadurch zu einer
erhöhten Lötstellenqualität des MID. Andererseits wird hierdurch die Vergrößerung des
Lötprozessfensters hin zu höheren Löttemperaturen möglich, um ein Umschmelzen hochvolumiger
Lotpastendepots für große Bauelemente bei einer gleichzeitig geringen Temperaturbelastung
exponierter Bauteilstrukturen zu erzielen. Neben den Temperatureinstellungen der Heizzonen muss
in diesem Zusammenhang auch der Einfluss der Fördergeschwindigkeit im Ofen berücksichtigt
werden, um den Konvektionslötprozess an die Anforderungen einer effizienten Serienfertigung
anpassen zu können.
In Bild 11 sind auszugsweise Ergebnisse der Untersuchungen zur Variation praxisnaher
Fördergeschwindigkeit bei einheitlichen Ofentemperaturen (LP 2) abgebildet. Zunächst sind hier
wiederum die deutlich geringeren Temperaturdifferenzen an der Oberfläche der wärmeleitfähigen
Kühlkörpergeometrie ersichtlich. Ablesbar ist dies an der Spreizung der erzielten
Maximaltemperaturen an den verschiedenen Messpunkten. Bei einer Veränderung der
Fördergeschwindigkeit zur Lötprofiloptimierung bleibt der Abstand der Maximaltemperaturen
zueinander weitestgehend erhalten.
Zudem zeigt das Diagramm, dass es bei einer Transportgeschwindigkeit von 50 cm/min auf dem
thermisch leitfähigen Werkstoff möglich ist, Bauelemente sowohl auf der Oberfläche (Messpunkt O1)
als auch direkt zwischen den Rippen der Kühlkörpergeometrie zu verarbeiten (U1). Die Temperatur
an den Rippenspitzen (U2) ist dabei, bei vergleichbaren Zeiten oberhalb der Schmelztemperatur des
SnAgCu-Lots an den Lötstellen zwischen den Rippen, deutlich geringer als bei den Probekörpern ohne
Aluminiumoxid. Die Lötstellenqualität ist bei beiden Messpunkten durch ähnliche Aufschmelzdauern
gleichmäßig ausgeprägt. Bei dem ungefüllten Werkstoff ergeben sich diesbezüglich deutliche
Abweichungen. Weiterhin sind die Temperaturunterschiede zwischen den Messpunkten O1 und U1
trotz ihres vergleichbaren Abstandes zu den Düsenfeldern der Heizzonen mehr als doppelt so hoch.
Hier sind vorwiegend Abschattungseffekte für den vergleichsweise schlechteren Wärmeeintrag und
die daraus resultierende Temperaturdifferenz verantwortlich. Die Luftströmung des
Konvektionsofens über das Bauteil wird durch die Rippenstruktur behindert und so der
Wärmeübergangskoeffizient verringert [12]. Durch die wärmeleitfähigen Substratkunststoffe kann
dieser Effekt ausgeglichen werden, wodurch sich alternative Positionierungsmöglichkeiten
elektronischer Bauelemente bei dreidimensionalen Schaltungsträgern ergeben.
Anhand der durchgeführten Temperaturmessungen und den gewonnen Werkstoffkennwerten
konnte ein grundlegendes Simulationsmodell mit Hilfe der Software Cosmos Works® erstellt und
verifiziert werden. Hiermit ist es möglich, das Verhalten von MID im Konvektionslötprozess
vereinfacht zu berechnen. Für eine detaillierte Nachbildung komplexer Geometrien und der daraus
resultierenden Abschattungseffekte beim Löten stellte sich heraus, dass weiterführende
Untersuchungen zum exakten Verhalten der Luftströme auf der Bauteiloberfläche erforderlich sind.
Im Hinblick auf die Plattenprobekörper konnte unter Berücksichtigung der
Wärmeübergangskoeffizienten sowie des Emissionskoeffizienten des Ofens eine hohe
Übereinstimmung zwischen Simulation und der gemessenen Werte festgestellt werden.
Metallisierbarkeit und Zuverlässigkeit
Zur Verwendung der untersuchten Werkstoffe bei MID muss sichergestellt werden, dass die
Werkstoffe auch bei hohen Füllgraden noch metallisierbar sind, um Leiterbahnstrukturen für die
elektronische Funktionalität der Baugruppen realisieren zu können.
Diesbezüglich wurde als kostengünstiges Verfahren in der MID-Technologie die Metallisierung mittels
Heißprägen untersucht. Bei diesem Prozess presst ein beheizter Stempel mit dem entsprechenden
Leiterbild eine Kupferfolie auf den thermoplastischen Schaltungsträger. Durch den Prägedruck wird
das Leiterbild aus der Folie ausgeschert und mit dem Substrat verbunden. Aufgrund der
Temperierung des Prägewerkzeugs schmilzt der Kunststoff lokal unter den ausgescherten
Leiterzügen auf, umfließt die raue Unterseite der Kupferfolie und bildet nach dem Erstarren eine
formschlüssige Verbindung aus. Bei den Prägeversuchen wurde eine Heißprägefolie der Firma Bolta
Werke GmbH mit einer Dicke von 35 µm verwendet. Die raue Unterseite dieser Folie ist zur
Verbesserung der Haftfestigkeit mit einer zusätzlichen Schwarzoxidschicht versehen, die ein

Vergrößerung der Oberfläche und damit eine Erhöhung der Haftfestigkeit auf dem Kunststoff
bewirkt. Als Layout wurden geradlinige Leiterbahnen mit einer Breite von 3 mm geprägt. Hiermit ist
es möglich, die Metallisierungshaftung quantitativ in Anlehnung an DIN IEC 326 im Schältest zu
bestimmen. Neben dem Verbund zwischen Metall und Kunststoff wurden auch die Prägewülste, die
sich beim Heißprägen durch eine Verdrängung der Kunststoffschmelze unter dem Prägelayout
ergeben, mit einem optischen Messgerät bestimmt. Die bestückten Bauelemente dürfen nicht auf
den Wülsten aufliegen, um ungleichmäßige Kontaktflächen der Anschlussstrukturen mit den
Lotpastendepots zu vermeiden. Dieser Effekt kann unter Umständen zu einer verstärkten
Tombstone-Bildung führen. In Anbetracht des verwendeten Bauteilspektrums bei heißgeprägten MID
wurde als Richtwert eine maximale Höhe auf 100 µm definiert.
Aufgrund der unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften, die sich auch im
Lötprozess zeigten, ist eine Anpassung der Prägeparameter an den Füllgrad erforderlich, siehe Bild
12. Bei den Versuchen wurde das Niveau der Parameter verändert, eine Veränderung der
Variationsbreite wurde im Rahmen der Versuchsplanung nicht durchgeführt.
Bild 12: Gewählte Parameter für die Prägeversuche auf Proben auf PA6 Basis
Besonders hervorzuheben ist eine Erhöhung der Prägetemperatur, da sich durch die erhöhte
Wärmeleitfähigkeit an der Prägefläche einerseits eine niedrigere Kontakttemperatur einstellt, aber
andererseits ein Aufschmelzen des thermoplastischen Substrates zur Ausbildung einer ausreichenden
Metallisierungshaftung gewährleistet sein muss. Mit Hilfe der Parameteranpassung und einer
geeigneten statistischen Auswertung konnten aus den Ergebnissen entsprechende
Prägeprozessfenster abgeleitet werden. Ein Beispiel ist in Bild 13 oben dargestellt.
Eine Gegenüberstellung der Prägeergebnisse im Haupteffektdiagramm in Bild 13 unten zeigt, dass
einerseits mit wachsendem Füllstoffgehalt die Metallisierungshaftung durch die eingebettete
Keramik im Kunststoff sinkt. Die Ausbildung von Prägewülsten wird durch die erhöhte Viskosität der
gefüllten Werkstoffe im Schmelztemperaturbereich verringert. Anhand der erzielten Maximal- und
Minimalwerte bei der Haftfestigkeit und der Prägewulsthöhe kann andererseits der sich verringernde
Einfluss der Prägeparametervariation auf die Zielgröße festgehalten werden, wodurch ein stabiler
Prägeprozess ermöglicht wird. Zusätzlich erniedrigt sich die durch das Prägen hervorgerufen
Verwölbung. Ursache ist eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Werkstück, sowie die erhöhte
Steifigkeit der hochgefüllten Werkstoffe.

Bild 13: Darstellung der Prägeergebnisse bei den PA6-Compounds: exemplarisches Prägeprozessfenster für
einen Füllstoffgehalt mit 40 Vol.-% Al2O3 (oben); Haupteffekte des Füllstoffanteils auf die Zielgrößen beim
Heißprägen (unten)
Zusammenfassend bleibt deshalb festzuhalten, dass im Rahmen der verwendeten
Prägeparametereinstellungen mit wachsendem Füllstoffanteil zwar eine insgesamt verringerte
Haftfestigkeit festgestellt werden kann, bei allen Basiskunststoffen und Füllstoffanteilen weiterhin
aber ausreichende Metallisierungshaftungen oberhalb von 1,1 N/mm bei Wulsthöhen deutlich unter
100 µm erreichbar sind. Mikroskopische Aufnahmen zeigen, dass beim Heißprägen die keramischen
Füllstoffpartikel ausreichend verdrängt werden können und ein Umfließen der rauen Haftschicht der
Kupferfolie durch den Thermoplast gewährleistet ist. Bei diesem einfachen Metallisierungs- und
Strukturierungsverfahren muss bei hochgefüllten Werkstoffen beachtet werden, dass das Werkstück
eine gleichmäßige und vollflächige Auflagefläche in dem Werkstückträger besitzt. Aufgrund der
geringen Bruchfestigkeit können andernfalls Risse im Werkstück aufgrund des Prägedrucks entstehen
und zu einem Versagen des Bauteils führen. Weiterhin ist auch vor dem Heißprägen eine Trocknung
der hygroskopischen Werkstoffe erforderlich, da die gespeicherte Feuchtigkeit andernfalls durch die
Prägetemperaturen verdampft und zu einer Blasenbildung unterhalb der geprägten Metallisierung
und damit zu einer Verringerung der Haftfestigkeit führt.
Da die Verwendung des Heißprägeprozesses die dreidimensionale Gestaltungsfreiheit der MID
limitiert, wurde als alternatives Verfahren die Metallisierbarkeit der Werkstoffe in chemischen
Prozessen überprüft. Bei den Projektpartnern Bolta Werke GmbH und KEW GmbH wurden hierzu die
Probekörper zunächst in seriennahen Bädern chemisch metallisiert und anschließend galvanisch
nachverstärkt. Auch hier konnten Werte für die Metallisierungshaftung oberhalb von 1,1 N/mm
erzielt werden. Mit Bezug auf die Form der MID, haben die thermisch leitfähigen Werkstoffe das
Potenzial ein breites Feld an Anwendungen abzudecken.

Für eine grundlegende Untersuchung der Langzeitzuverlässigkeit wurden im Heißprägeverfahren
metallisierte Plattenprobeköper einem Temperaturwechseltest unterzogen. In Anlehnung an DIN EN
60068-2-14 betrugen die Temperaturen in der Kaltkammer -40 °C und in der Heißkammer +125 °C.
Die Umlagerungszeit lag unter 10 s und bei einer Verweildauer pro Kammer von 15 min. Um den
MID-Verarbeitungsprozess zu simulieren erfolgte zunächst eine Bewertung der
Metallisierungshaftung nach dem Lötvorgang im Konvektionsofen. Die metallisierten Probekörper
wurden dazu in einem angepassten Lötprofil verarbeitet und anschließend die Haftfestigkeit mit den
Ausgangswerten direkt nach dem Heißprägen verglichen, siehe Bild 14.
Dabei zeigten sich bei den un- bzw. niedriggefüllten Werkstoffen erste lokale Schädigungen im
Metall-Kunststoff-Verbund, die im Schältest zu einem deutlichen Abfall des Schälwiderstandes
führten. Nach dem anschließend durchgeführten Temperaturschocktest war bei den hochgefüllten
Werkstoffen kein signifikanter Abfall der Metallisierungshaftung zu detektieren. Demgegenüber steht
eine Zerstörung der Leiterbahnen auf den ungefüllten Werkstoffen, weshalb keine Schältests
durchgeführt werden konnten. Aufgrund des Mismatches der thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von Kupferfolie und der ungefüllten Werkstoffen, zeigten die
Leiterbahnen nach 1000 Schockzyklen eine ausgeprägte Rissbildung, die ein Abziehen der Leitbahnen
verhindert, siehe Bild 15. Der Effekt der lokal gemessen Verringerung der Haftfestigkeit nach dem
Lötprozess kann ebenfalls mit den Unterschieden der thermischen Längenausdehnung korreliert
werden.
Bild 14: Veränderung des Schälwiderstandes der Leiterbahnen auf den Probekörpern nach dem Löten und nach
1000 Temperaturschockzyklen

Bild 15: Äußeres Erscheinungsbild der heißgeprägten Leiterbahnen nach 1000 Temperaturschockzyklen
Bauteilentwärmung
Anhand eines Demonstrators aus unterschiedlich hoch gefüllten PA66-Compounds, der vom
Projektpartner RF Plast konzipiert wurde, konnten die an den Platten- und Kühlkörpergeometrien
ermittelten Versuchsergebnisse im Konvektionslötprozess verifiziert werden. Während die Rückseite
des Demonstrators „Lötbeständigkeit“ Kühlrippen aufweist, kann auf der Vorderseite eine elektrische
Schaltung aufgebracht werden. Bei der Aufbau- und Verbindungstechnik mit SnAgCu-Lot wurden am
und im Bauteil während des Lötens im Mittel 30 % geringere Temperaturgradienten gemessen. Ab
einem Füllgrad ab ca. 30 Vol.-% Al2O3 war kein Anschmelzen der Rippen sowie filigraner
Schraubdome erkennbar. Dennoch wurde ein zuverlässiges Umschmelzen der Lötstellten für die
aufgebaute elektronische Schaltung erzielt. Das Bauteilspektrum umfasste kleine zweipolige
Bauelemente sowie einen großen Spulenkörper und wurde auf einer heißgeprägten Leiterstruktur
aufgebracht. Der so realisierte einfache LED-Treiber diente zur Ansteuerung dreier Leuchtdioden.
Diese waren ebenfalls direkt auf dem MID angebracht und mit den heißgeprägten Strukturen
kontaktiert, um das Potenzial thermisch leitfähiger Kunststoffe zur Ableitung der Verlustwärme bei
elektronischen Bauelementen direkt über den Schaltungsträger darzustellen. In den Versuchen
wurde der Demonstrator mit einer Gesamtleistung von ungefähr 3 W an den LEDs betrieben.
Wärmebildaufnahmen zeigen für den gefüllten Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit λ =
2,3 W/m -1 K -1 bei freier Konvektion an den Kühlrippen auf der Rückseite eine Abnahme der
gemessenen Maximaltemperatur an den LEDs um ca. 75 °C gegenüber den thermisch schlecht
leitfähigen Werkstoff mit Glasfaseranteil, siehe Bild 16.
Für eine hohe Langzeitstabilität der LEDs ist die erzielte Absenkung der Betriebstemperatur zwar
noch nicht ausreichend, allerdings konnte die Funktionsweise grundlegend nachgewiesen werden.
Für eine verbesserte Anwendungsmöglichkeit kann einerseits die Struktur der Kühlrippen optimiert
werden sowie die thermische Leitfähigkeit der Kunststoffe durch Füllstoffarten mit einer höheren
intrinsischen Wärmeleitfähigkeit gesteigert werden, um eine weitere Absenkung der Temperatur zu
ermöglichen.

Bild 16: Thermische Untersuchungen an einem mit LED bestückten Demonstrator
Zusammenfassung und Ausblick
Die Verwendung hochgefüllter thermisch leitfähiger Kunststoffe auf Basis der technischen
Thermoplaste PA6, PA66 und PPA stellt aus fertigungstechnischer Sicht eine interessante
Erweiterung des Werkstoffspektrums für MID dar. Hinsichtlich der Verarbeitung spritzgegossener
dreidimensionaler Schaltungsträger im Lötprozess können durch die verbesserte
Temperaturleitfähigkeit geringere Temperaturunterschiede auf der Baugruppe erzielt werden, so
dass auch effiziente Konvektionslötverfahren für die MID-Technologie zunehmend interessant
werden. Die in den Versuchen gemessenen Temperaturverläufe an einfachen Probekörpern können
durch das aufgestellte Simulationsmodell bestätigt werden. Die thermischen Eigenschaften der
Kunststoffe verringern bei 3D-MID ein Anschmelzen exponierter Bauteilstrukturen, die sich z. B.
aufgrund der Gestalt des MID im Prozessraum nahe an der Wärmeaustrittsöffnungen des Ofens
befinden und einer erhöhten Temperaturbelastung ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist es möglich,
durch die erhöhte Wärmeleitfähigkeit des Schaltungsträgers Abschattungseffekte am Werkstück
auszugleichen, wodurch sich eine gleichmäßige Lötstellenqualität auch bei ungünstig angeordneten
Bauelementen ergibt. Eine hohe Formstabilität während des Lötprozesses ergibt sich bei den
hochgefüllten Werkstoffen durch eine Kombination der erhöhten Steifigkeit aufgrund des hohen
Füllstoffgehalts sowie verringerten thermisch induzierten Spannungen. Trotz des hohen Anteils an
Aluminiumoxid im Basiskunststoff konnte nachgewiesen werden, dass die Materialien weiterhin im
Heißprägeverfahren und in chemischen Prozessen mit ausreichenden Haftfestigkeiten für die
Elektronikproduktion metallisiert werden können. Ein weiterer Vorteil liegt in den niedrigen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der modifizierten Kunststoffe. Hierdurch bleibt die
Metallisierungshaftung auch nach dem Lötvorgang und unter Temperaturwechselbelastung aufgrund
geringer thermo-mechanischer Belastungen konstant. Diese Eigenschaft des Substrats bildet darüber
hinaus die Basis für eine hohe Zuverlässigkeit von Lötstellen an aufgebauten elektronischen
Bauelementen und damit des gesamten MID.
Besonders interessant erscheint die Verwendung der Werkstoffe auch vor dem Hintergrund der
zusätzlichen Funktionalität zur Bauteilentwärmung. Diese wurde im Rahmen des Projektes anhand
eines aufgebauten Demonstrators grundlegend nachgewiesen. Zwar werden mit den Kunststoffen
keine vergleichbaren Wärmeleitfähigkeiten wie beispielsweise bei metallischen Kühlkörpern erzielt,
diese sind aber für kleine bis mittlere Leistungsdichten oftmals ausreichend [13]. Darüber hinaus
können die Kühlelemente kostengünstig in einem effizienten Spritzgießprozess hergestellt werden
und gleichzeitig die Funktion eines Schaltungsträgers erfüllen. Weiterführende Untersuchungen mit
anisometrischen Füllstoffpartikeln (z. B. Bornitrid) haben gezeigt, dass durch die Orientierung der

Füllstoffe aufgrund der Einspritzrichtung eine richtungsbezogen Wärmeleitfähigkeit für eine gezielte
Wärmeabfuhr im Bauteil erzeugt und damit innovative Entwärmungskonzepte gestaltet werden
können [14]. Die dargestellte Erhöhung der Funktionalität der Werkstoffe ist ein wichtiger Schritt auf
dem Weg der Technologie spritzgegossener Schaltungsträger vom Molded Interconnect Device hin
zum Mechatronic Interconnect Device [15].
Danksagung:
Das IGF-Vorhaben 15583 N der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID
e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen
Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und
Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Weiterhin bedanken sich der Lehrstuhl für Kunststofftechnik und der Lehrstuhl für
Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik bei den Firmen RF Plast GmbH, Evonik
Degussa GmbH, Lanxess Deutschland GmbH, Bolta Werke GmbH und KEW-Konzeptentwicklung
GmbH für die tatkräftige Unterstützung bei den Untersuchungen und die Bereitstellung von
Versuchsmaterialien und Anlagen.
Literaturverzeichnis:
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Herstellverfahren, Gebrauchsanforderungen, Materialkennwerte; Hanser Verlag
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Baugruppen; Carl Hanser Verlag München Wien, 2006
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Thermische Einsatzgrenzen von technischen Kunststoffbauteilen; Springer VDI
Verlag Düsseldorf, 1998
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Conference Proceedings ANTEC, 1999
[5] Schüßler, F. u. a.: Heißgeprägte MID-Baugruppen für erhöhte thermische
Anforderungen. In: Kunststoffe 99. Jahrgang, Ausgabe 11/2009, S. 96-101
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components with specific thermal properties. In: Circuit World Volume 35,
Number 3 (2009), S. 35-42
[7] Amesöder, S.: Wärmeleitende Kunststoffe für das Spritzgießen. Dissertation
Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Erlangen, 2009
[8] Schmachtenberg, E.; Ehrenstein, G. W.; Heinle, C.; Amesöder, S: Fertigung
komplexer Kunststoffformteile aus wärmeleitenden Thermoplasten – Bauteilauslegung
und Prozessführung. Fachtagung Wärmeleitende Kunststoffe Lehrstuhl
für Kunststofftechnik, Erlangen 2007
[9] Pongratz, S.; Ehrenstein, G. W.: Lötbeständigkeit von Kunststoffen. In:
Kunststoffe 88. Jahrgang, Ausgabe7/1998; S. 1025-1028
[10] Osswald, T.; Schmachtenberg, E.; Brinkmann, S.; Baur, E.: Saechtling Kunststofftaschenbuch;
Carl Hanser Verlag München Wien, 2007
[11] Klein-Wassink, R. J.: Weichlöten in der Elektronik. 2. Auflage, Leuze-Verlag
Saulgau, 1991
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Lötprozessen in der Elektronikproduktion. Meisenbach Verlag Bamberg, 2008
[13] Heinle, C.; Drummer, D.: Potential of thermally conductive polymers for the
cooling of mechatronic parts. In: Laser Assisted Net Shape Engineering 6,
Proceedings of the LANE 2010, Part 2, Erlangen, 21.-24. September 2010
[14] Amesöder, S.; Ehrenstein, G. W.; Schmachtenberg, E.: Gerichteter
Wärmetransport – eine besondere Bedeutung im Thermal Management;
Fachtagung Wärmeleitende Kunststoffe; Erlangen 2007

[15] Goth, C.; Franke, J.; Feldmann, K.: MOLDED INTERCONNECT DEVICES –
Progressive Approach for Mechatronic Products and Efficient Manufacturing
Processes. In: Proceedings of SMTA 2010 Pan Pacific Microelectronics Symposium
& Tabletop Exhibition, Kauai, Hawaii, 2010
Kontaktadressen:
Johannes Hörber, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik, Nordostpark
91, 90411 Nürnberg, Tel. +49/911/58058/15, Fax. +49/911/58058/30, hoerber@faps.uni-erlangen.de
Florian Ranft, Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Am Weichselgarten 9, 91058 Erlangen-Tennenlohe,
Tel. +49/9131/85/29727, Fax. +49/9131/85/29709, ranft@lkt.uni-erlangen.de